JP2023091260A - Ｃｏ２分離・回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理ガスからＣＯ２を効率よく分離、回収することができるＣＯ２分離・回収方法を提供する。【解決手段】被処理ガスからＣＯ２を分離し、回収するＣＯ２分離・回収方法であって、所定の多孔質材６Ａと、温度に応じてＣＯ２を吸着及び脱離可能な所定の固体吸着剤６Ｂとを混合した状態で成形された吸着器６を用い、吸着器６に被処理ガスを通すことにより、被処理ガス中のＣＯ２を固体吸着剤６Ｂに吸着させる吸着工程と、固体吸着剤６Ｂに吸着されたＣＯ２を、固体吸着剤６Ｂから脱離させる脱離工程と、を備え、脱離工程は、吸着器６に水蒸気を付与し、付与された水蒸気が吸着器６の多孔質材６Ａに吸着することで発生する吸着熱及び凝縮熱によって、吸着器６の多孔質材６Ａに対して温度上昇変化を与え、これに伴い、吸着器６の固体吸着剤６Ｂが加熱されることにより、固体吸着剤６ＢからＣＯ２を脱離させる。【選択図】図１１

Description

本発明は、大気あるいは内燃機関などから排出される排ガスなど、処理すべき被処理ガスからＣＯ２を分離し、回収するＣＯ２分離・回収方法に関する。

自動車などに搭載される内燃機関や火力発電で用いられるボイラーなどから排出される排ガスに含まれるＣＯ２（二酸化炭素）は、地球温暖化の一因であると言われており、上記のような排ガスからＣＯ２を分離、回収し、大気中に排出されるＣＯ２量を低減することが求められている。

従来、排ガスからＣＯ２を分離し、回収する分離・回収方法として、例えば特許文献１及び２に開示されたものが知られている。特許文献１の分離・回収方法ではまず、ＣＯ２を含むガス混合物を、吸着剤を有する吸着構造体が収容されたユニットに導入し、吸着剤に接触させることにより、ガス混合物中のＣＯ２や水を吸着剤に吸着させる。次いで、ユニット内を所定範囲の圧力に減圧し、ユニット内の吸着剤を予熱する。具体的には、吸着構造体に設けられた熱交換器によって、吸着剤を所定時間、所定範囲の温度に加熱する。そして、水蒸気をパージガスとして用い、これを吸着構造体に通すことにより、ユニット内のＣＯ２の分圧を低減することで、吸着剤からＣＯ２を脱離させている。

一方、特許文献２の分離・回収方法では、シリカやアルミナ、ゼオライトなどの多孔質材から成るＣＯ２捕捉剤をＣＯ２吸収塔に収容し、このＣＯ２吸収塔に、ＣＯ２含有ガスを導入することにより、ＣＯ２捕捉剤にＣＯ２を捕捉させる。次いで、水蒸気をＣＯ２吸収塔に導入し、ＣＯ２捕捉剤からＣＯ２を脱離させ、再度、ＣＯ２が捕捉可能となるよう、ＣＯ２捕捉剤を再生する。

特表２０１７－５２８３１８号公報 特開２０１３－１６３１３８号公報

しかし、特許文献１の分離・回収方法では、ユニットから排出された排出ガスには、ＣＯ２に加えて水蒸気も含まれている。このため、高濃度のＣＯ２を得るために、上記の分離・回収方法では、上記の排出ガスの温度を低下させることなどにより、水蒸気を凝縮させ、排出ガスから水蒸気を除去する必要がある。また、上記の分離・回収方法では、水蒸気を吸着構造体に通す前に、熱交換器によってユニット内の吸着剤を予熱するため、その予熱に時間がかかると、吸着剤からのＣＯ２の脱離に時間がかかってしまう。

また、特許文献２の分離・回収方法では、ＣＯ２捕捉剤自体に水蒸気が付着し、凝縮することにより、液体の水がＣＯ２捕捉剤間の隙間などに残存することがある。この場合には、ＣＯ２捕捉剤からのＣＯ２の脱離機能及びＣＯ２捕捉剤によるＣＯ２の捕捉機能が悪化し、その結果、ＣＯ２の分離及び回収効率が低下するおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、被処理ガスからＣＯ２を効率よく分離し、回収することができるＣＯ２分離・回収方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、処理すべき被処理ガスからＣＯ２を分離し、回収するＣＯ２分離・回収方法であって、所定の多孔質材６Ａと、温度に応じてＣＯ２を吸着及び脱離可能な所定の固体吸着剤６Ｂとを混合した状態で成形された吸着器（実施形態における（以下、本項において同じ）ＣＯ２吸着器６）を用い、吸着器に被処理ガスを通すことにより、被処理ガス中のＣＯ２を固体吸着剤に吸着させる吸着工程と、固体吸着剤に吸着されたＣＯ２を、固体吸着剤から脱離させる脱離工程と、を備え、脱離工程は、吸着器に水蒸気を付与し、付与された水蒸気が吸着器の多孔質材に吸着することで発生する吸着熱及び凝縮熱によって、吸着器の多孔質材に対して温度上昇変化を与え、これに伴い、吸着器の固体吸着剤が加熱されることにより、固体吸着剤からＣＯ２を脱離させることを特徴とする。

この構成によれば、吸着工程において、所定の多孔質材と固体吸着剤とを混合した状態で成形された吸着器を用い、この吸着器に被処理ガスを通すことにより、被処理ガス中のＣＯ２を固体吸着剤に吸着させる。そして、脱離工程において、固体吸着剤からＣＯ２を脱離させる。この脱離工程では、吸着器に水蒸気を付与する。この水蒸気の付与により、吸着器の多孔質材に水蒸気が吸着することで、吸着熱及び凝縮熱が発生し、多孔質材に対して温度上昇変化を与える。具体的には、水蒸気の気体分子が多孔質材に吸着した際に吸着熱が発生し、また水蒸気の気体分子が液体の水に相変化した際に凝縮熱が発生することにより、多孔質材の温度が急激に上昇する。

一方、固体吸着剤は、温度に応じてＣＯ２を吸着及び脱離可能なものであり、例えば所定の低温度範囲ではＣＯ２を吸着する一方、その低温度範囲よりも高い所定の高温度範囲ではＣＯ２を脱離するものを採用することが可能である。したがって、低温度の状態でＣＯ２を吸着した固体吸着剤が、上述した多孔質材の急激な温度上昇に伴い、高温度に加熱されることにより、吸着していたＣＯ２を容易に脱離させることができる。以上のようなＣＯ２の吸着及び脱離により、被処理ガスからＣＯ２を効率よく分離、回収することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＣＯ２分離・回収方法において、吸着器は、密閉可能な収容部（収容ケース７）に収容されており、脱離工程は、吸着工程後に、収容部を密閉する密閉工程と、この密閉工程後に、収容部の内圧を低減する減圧工程と、この減圧工程後に、収容部に水蒸気を導入し、水蒸気を吸着器に付与する水蒸気導入工程と、を有していることを特徴とする。

この構成によれば、脱離工程では、吸着工程後に吸着器が収容された収容部が密閉され（密閉工程）、その後、収容部の内圧が低減される（減圧工程）。これにより、収容部の内圧が大気圧よりも低減される。そして、この減圧工程後に、収容部に水蒸気を導入し、その水蒸気を吸着器に付与する（水蒸気導入工程）。これにより、吸着器における固体吸着剤からのＣＯ２の脱離を、１００℃よりも低温度の水蒸気を用いて行うことができるので、１００℃の水蒸気を生成する場合に比べて、水蒸気の生成に要するエネルギーを低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のＣＯ２分離・回収方法において、水蒸気導入工程後に、吸着器に対して送風する送風工程を、さらに備えていることを特徴とする。

この構成によれば、脱離工程における水蒸気導入工程の後、送風工程により、吸着器に対して送風する。これにより、吸着器の多孔質材に吸着している水蒸気や凝縮した液体の水蒸気（水）を、多孔質材から効率的に脱離及び蒸発させることができる。その結果、吸着器が乾燥するとともに冷却されることにより、吸着器によるＣＯ２の吸着機能を早期に回復させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のＣＯ２分離・回収方法において、水蒸気導入工程と送風工程との間に、収容部の低減された内圧を維持したまま、吸着器を加熱する加熱工程を、さらに備えていることを特徴とする。

この構成によれば、水蒸気導入工程と送風工程との間、すなわち送風工程の前に、加熱工程により、収容部の低減された内圧を維持したまま、吸着器を加熱する。これにより、吸着器に付着している液体の水蒸気（水）が低温で気化しやすくなり、また、その後に実行される送風工程と相まって、吸着器を効率よく乾燥させることができる。

本発明の第１実施形態によるＣＯ２分離・回収方法を説明するための概念図である。 ＣＯ２分離装置を模式的に示す図である。 固体吸着剤におけるＣＯ２吸着量の温度特性を示すグラフである。 吸着器によるＣＯ２の吸着及び脱離、並びに吸着器の再生の原理を説明するための説明図である。 図２のＣＯ２分離装置におけるＣＯ２の吸着工程を説明するための図である。 図２のＣＯ２分離装置におけるＣＯ２の脱離工程を説明するための図である。 図２のＣＯ２分離装置におけるＣＯ２の再生工程を説明するための図である。 ハニカム構造を有するＣＯ２吸着器におけるＣＯ２の吸着及び脱離、並びに吸着器の再生を順に説明するための説明図である。 図８に続く説明図である。 本発明の第２実施形態によるＣＯ２分離・回収方法を説明するための図であり、内燃機関を搭載した車両の排気系に適用されたＣＯ２分離・回収装置を模式的に示す。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、ＣＯ２分離・回収装置の各ＣＯ２分離装置によるＣＯ２の吸着工程、脱離工程及び再生工程をそれぞれ示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるＣＯ２分離・回収方法を説明するための概念図を示している。同図に示すように、本実施形態は、大気からＣＯ２を分離し、回収する方法である。具体的には、送風機１により、大気を吸着層２側に送り出し、吸着層２に通すことによって、大気中のＣＯ２を吸着層２に吸着させながら、ＣＯ２が除去された大気を排出（排気）する。そして、吸着層２に吸着されたＣＯ２を、水蒸気を利用して吸着層２から脱離させ、タンク３に濃縮した状態で収容する。以上のようにして、吸着層２に送り出された大気中のＣＯ２は、大気から分離され、タンク３に収容した状態で回収される。

図２は、ＣＯ２分離装置を模式的に示している。同図に示すように、このＣＯ２分離装置５は、上述した吸着層２に対応するＣＯ２吸着器６を内蔵する収容ケース７（収容部）と、この収容ケース７の上流側（図２の左側）及び下流側（図２の右側）にそれぞれ設けられた上流側開閉バルブ８Ａ及び下流側開閉バルブ８Ｂと、下流側開閉バルブ８Ｂの下流側に設けられ、ＣＯ２吸着器６の下流側のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２センサ９とを備えている。

ＣＯ２吸着器６は、所定の多孔質材（例えばゼオライト）と、温度に応じてＣＯ２を吸着及び脱離可能な所定の個体吸着剤とを混合した状態で成形されている。この固体吸着剤として、例えば温度や圧力に応じてＣＯ２を吸着及び脱離可能な固体アミンなどを採用することが可能である。なお、ＣＯ２吸着器６の形態は、特に限定されるものではないが、通気性を有するとともに、ＣＯ２及び水蒸気が吸着可能な形態であればよく、例えばハニカム状や粒状など、種々の形態を採用することが可能である。

また、前述した上流側開閉バルブ８Ａ、下流側開閉バルブ８Ｂ及びＣＯ２センサ９は、図示しない制御装置に電気的に接続されており、ＣＯ２センサ９の検出結果などに応じて、その制御装置により、各開閉バルブ８Ａ、８Ｂの開閉が制御されるようになっている。

図３は、上記の固体吸着剤におけるＣＯ２吸着量の温度特性を示している。同図に示すように、この固体吸着剤は、その温度が比較的低い温度Ｔ１～Ｔ２では、ＣＯ２吸着量が比較的多く、温度が高くなるほど、ＣＯ２吸着量が緩やかに減少する。また、固体吸着剤の温度が温度Ｔ２を上回ると、ＣＯ２吸着量が急激に減少し、温度Ｔ３以上では、ＣＯ２吸着量はほぼ０であり、固体吸着剤からＣＯ２が脱離する。したがって、ＣＯ２吸着量に対する以上のような温度特性を有する固体吸着剤を用いて、ＣＯ２の吸着及び脱離させる場合、固体吸着剤の温度を、ＣＯ２の吸着時には温度Ｔ１～Ｔ２に保持し、ＣＯ２の脱離時には温度Ｔ３～Ｔ４に保持する。なお、アミン系の固体吸着剤では、上記の温度Ｔ１～Ｔ２は例えば室温～６０℃、温度Ｔ３～Ｔ４は例えば８０～１４０℃である。

ここで、図４を参照して、ＣＯ２吸着器６におけるＣＯ２の吸着及び脱離の原理について説明する。同図（ａ）は、多孔質材６Ａ及び固体吸着剤６Ｂを有するＣＯ２吸着器６をモデル化して示している。このＣＯ２吸着器６は、室温（例えば２０℃）に保持されている。同図（ｂ）に示すように、ＣＯ２を含むガスがＣＯ２吸着器６を通ることにより、同図（ｃ）に示すように、ＣＯ２が固体吸着剤６Ｂに吸着される。

次いで、ＣＯ２が固体吸着剤６Ｂに吸着したＣＯ２吸着器６に対し、図４（ｄ）に示すように、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を付与する。この水蒸気が多孔質材６Ａに吸着すると、同図（ｅ）に示すように、その際に発生する吸着熱及び凝縮熱によって、多孔質材６Ａに温度上昇変化が与えられ、多孔質材６Ａ自体が発熱する。これにより、多孔質材６Ａに接する固体吸着剤６Ｂが加熱され、固体吸着剤６Ｂが図３の温度Ｔ３以上になると、図４（ｆ）に示すように、ＣＯ２が固体吸着剤６Ｂから離脱する。

そして、ＣＯ２の脱離後、ＣＯ２吸着器６に送風する。これにより、図４（ｇ）に示すように、多孔質材６Ａから水蒸気が脱離し、ＣＯ２吸着器６自体が乾燥及び冷却される。そして、ＣＯ２吸着器６は、同図（ａ）の状態に戻り、ＣＯ２を再度、吸着可能な状態になる。

次に、図５～図９を参照して、前述したＣＯ２分離装置５を用い、大気からのＣＯ２の分離及び回収の手順について具体的に説明する。なお、図５～７は、後述する各工程におけるＣＯ２分離装置５の状態を示し、図８及び図９は、ハニカム構造を有するＣＯ２吸着器６の状態を示している。

図５は、ＣＯ２分離装置５において、吸着工程の状態を示している。この状態では、ＣＯ２吸着器６は温度が常温（例えば１５～２５℃）にかつ圧力が常圧（例えば大気圧）に保持されるとともに、上流側及び下流側の開閉バルブ８Ａ及び８Ｂがいずれも開放されている。そして、同図に示すように、収容ケース７の上流側から、被処理ガスとしての外気をＣＯ２吸着器６に通し、下流側に排出する。図８（ａ）及び（ｂ）は、ＣＯ２吸着器６において、収容ケース７への外気導入前及び外気導入時の状態をそれぞれ示している。そして、図８（ｃ）に示すように、被処理ガスに含まれるＣＯ２は、ＣＯ２吸着器６の固体吸着剤６Ｂに吸着される。

なお、吸着工程の開始後、ＣＯ２吸着器６の下流側に設けられたＣＯ２センサ９によって検出されるＣＯ２の濃度が低下し、その濃度が上昇に転じ、所定濃度以上になった際に、ＣＯ２吸着器６によるＣＯ２の吸着量が上限に達したとして、制御装置により、吸着工程が終了したと判断される。

図６は、ＣＯ２分離装置５において、脱離工程における動作を順に示している。同図（ａ）は、収容ケース７を密閉するとともに、減圧した状態を示している。具体的には、上流側及び下流側の開閉バルブ８Ａ及び８Ｂを閉鎖する（密閉工程）とともに、収容ケース７内を大気圧よりも低い所定圧力に減圧する（減圧工程）。この場合、ＣＯ２吸着器６では、図８（ｄ）に示すように、固体吸着剤６Ｂに吸着されたＣＯ２は、そのまま維持される。なお、上述した収容ケース７内の減圧は、収容ケース７に接続された図示しない減圧装置によって行われる。

次いで、収容ケース７内の減圧の後に、図６（ｂ）に示すように、水蒸気を収容ケース７に導入し、ＣＯ２吸着器６に水蒸気を付与する（水蒸気導入工程）。この場合、水蒸気は、図示しない水蒸気発生装置によって生成され、上流側開閉バルブ８Ａを介して、あるいは上流側開閉バルブ８Ａを迂回して、収容ケース７に導入される。なお、上記の減圧工程と水蒸気導入工程の間に、所定の予熱工程（例えばＣＯ２は脱離しないものの、水分が凝縮しない程度の緩やかな予熱）を実行してもよい。

図９（ａ）は、ＣＯ２吸着器６において、収容ケース７に水蒸気が導入されている状態を示している。同図に示すように、収容ケース７に導入された水蒸気がＣＯ２吸着器６に付与されることにより、ＣＯ２吸着器６が常温から約９０℃に昇温される。この場合、前述したように、ＣＯ２吸着器６の多孔質材６Ａに水蒸気（Ｈ２Ｏ）が付与され、吸着することで、その際に発生する吸着熱及び凝縮熱によって、多孔質材６Ａ自体が発熱する。これにより、多孔質材６Ａに接する固体吸着剤６Ｂが加熱され、ＣＯ２が固体吸着剤６Ｂから離脱する。このように、固体吸着剤６Ｂから離脱したＣＯ２は、図６（ｂ）に示すように、収容ケース７の下流側に送り出され、前述したタンク３に濃縮した状態で収容される。

そして、収容ケース７への水蒸気の導入開始後、ＣＯ２センサ９によって検出されるＣＯ２の濃度が所定濃度以下になった際に、ＣＯ２吸着器６に吸着されていたＣＯ２がほとんど脱離したとして、図６（ｃ）及び図９（ｂ）に示すように、収容ケース７への水蒸気の導入が停止されるとともに、制御装置により、脱離工程が終了したと判断される。

その後、図７に示すように、上流側及び下流側の開閉バルブ８Ａ及び８Ｂを開放し、収容ケース７に外気を送風すること（送風工程）により、再生工程を実行する。この再生工程では、図９（ｃ）に示すように、外気がＣＯ２吸着器６に送風されることにより、ＣＯ２吸着器６が乾燥及び冷却され、その温度が常温に戻る。これにより、ＣＯ２吸着器６が再度、ＣＯ２を吸着可能な状態になる。

なお、上記の再生工程の実行前、すなわち収容ケース７への水蒸気の導入停止後、収容ケース７への外気の送風前に、上流側及び下流側の開閉バルブ８Ａ及び８Ｂを閉鎖した状態のまま、つまり、収容ケース７内を減圧した状態のまま、ＣＯ２吸着器６を所定温度（例えば９０℃）で所定時間（例えば数分）、加熱してもよい。この加熱は、例えば、図示しない加熱装置や熱交換装置により、収容ケース７の外部からＣＯ２吸着器６が所定温度に加熱される。このように、ＣＯ２吸着器６を加熱することにより、ＣＯ２吸着器６に付着している液体の水蒸気（水）が低温で気化しやすくなり、その後に実行される送風工程と相まって、ＣＯ２吸着器６を効率よく乾燥させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、低温度の状態でＣＯ２を吸着した固体吸着剤６Ｂが、多孔質材６Ａの急激な温度上昇に伴い、高温度に加熱されることにより、吸着していたＣＯ２を容易に脱離させることができる。以上のようなＣＯ２の吸着及び脱離により、被処理ガスとしての大気からＣＯ２を効率よく分離、回収することができる。

また、脱離工程において、収容ケース７内を減圧し、その後に、収容ケース７に水蒸気を導入するので、固体吸着剤６ＢからのＣＯ２の脱離を、１００℃よりも低温度の水蒸気を用いて行うことができるので、１００℃の水蒸気を生成する場合に比べて、水蒸気の生成に要するエネルギーを低減することができる。

さらに、再生工程において、収容ケース７に外気を送風することにより、ＣＯ２吸着器６の多孔質材６Ａに吸着している水蒸気や凝縮した液体の水蒸気（水）を、多孔質材６Ａから効率的に脱離及び蒸発させることができる。その結果、ＣＯ２吸着器６が乾燥するとともに冷却されることにより、ＣＯ２吸着器６によるＣＯ２の吸着機能を早期に回復させることができる。

次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第２実施形態によるＣＯ２分離・回収方法を、内燃機関（以下「エンジン」という）を搭載した四輪車両の排気系に適用した場合について説明する。なお、以下の説明では、前述した第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。

図１０は、上記車両の排気系に適用されたＣＯ２分離・回収装置１１を模式的に示している。同図に示すように、このＣＯ２分離・回収装置１１は、前記ＣＯ２分離装置５及び後述する脱水器１２を一組とする複数組（本実施形態では２組）のＣＯ２分離装置５、５（以下、「第１のＣＯ２分離装置５Ｘ及び第２のＣＯ２分離装置５Ｙ」といい、図１０及び１１では「ＣＯ２分離装置Ｘ」及び「ＣＯ２分離装置Ｙ」と表記する）を備えている。

第１のＣＯ２分離装置５Ｘには、そのＣＯ２吸着器６（以下、「第１のＣＯ２吸着器６Ｘ」という）の上流側に、水分を除去するための脱水器１２（以下、「第１の脱水器１２Ｘ」といい、図１０及び１１では「脱水器Ｘ」と表記する）が配置されている。

同様に、第２のＣＯ２分離装置５Ｙには、そのＣＯ２吸着器６（以下、「第２のＣＯ２吸着器６Ｙ」という）の上流側に、上記の第１の脱水器１２Ｘと同様の脱水器１２（以下、「第２の脱水器１２Ｙ」といい、図１０及び１１では「脱水器Ｙ」と表記する）が配置されている。

また、図１０に示すように、エンジン１０から排出された排ガスは、上流側排気通路１４及び切換バルブ１５を介して、第１及び第２の脱水器１２Ｘ、１２Ｙのいずれか一方に流入するようになっている。

さらに、各ＣＯ２分離装置５の下流側には、下流側排気通路１６及び切換バルブ１７、並びにＣＯ２を圧縮するための圧縮機１８が設けられており、各ＣＯ２分離装置５から排出されたＣＯ２が、圧縮機１８に流入するようになっている。

次に、図１１を参照して、上述したＣＯ２分離・回収装置１１を用い、エンジン１０から排出された排ガス（被処理ガス）に対し、その排ガスからのＣＯ２の分離及び回収の手順について具体的に説明する。

図１１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、ＣＯ２分離・回収装置１１の各ＣＯ２分離装置５による吸着工程、脱離工程及び再生工程をそれぞれ示している。同図に示すように、このＣＯ２分離・回収装置１１では、一方のＣＯ２分離装置５が吸着工程を実行中のときには、他方のＣＯ２分離装置５が脱離工程及び再生工程を実行する。すなわち、図１１（ａ）に示すように、第１のＣＯ２分離装置５Ｘが吸着工程を実行する場合、第２のＣＯ２分離装置５Ｙは、同図（ｂ）に示すように脱離工程を実行した後、同図（ｃ）に示すように再生工程を実行する。逆に、第２のＣＯ２分離装置５Ｙが吸着工程を実行する場合、第１のＣＯ２分離装置５Ｘが脱離工程及び再生工程を実行する。このように、ＣＯ２分離・回収装置１１では、各ＣＯ２分離装置５において、吸着工程、脱離工程及び再生工程を１サイクルとして繰り返され、排ガスからのＣＯ２の分離、回収が行われる。

上記の吸着工程では、図１１（ａ）に示すように、上流側及び下流側の開閉バルブ８Ａ及び８Ｂがいずれも開放された状態で、エンジン１０からの排ガスが、脱水器１２及びＣＯ２吸着器６を順に通って、下流側に排出される。この際に、前記第１実施形態と同様、排ガスに含まれるＣＯ２が、ＣＯ２吸着器６の固体吸着剤６Ｂに吸着される。

また、脱離工程では、前記第１実施形態と同様、上流側及び下流側の開閉バルブ８Ａ及び８Ｂが閉鎖される（密閉工程）とともに、収容ケース７内を大気圧よりも低い所定圧力に減圧される（減圧工程）。そして、図１１（ｂ）に示すように、収容ケース７内の減圧の後に、脱水器１２及び上流側開閉バルブ８Ａを迂回して、収容ケース７のＣＯ２吸着器６の上流側に、図示しない水蒸気発生装置から水蒸気が導入される。またこの場合、脱水器１２の上流側から、所定のパージガス（例えばＣＯ２以外の不純物の少ない不活性なガス）が導入される。なお、上記のパージガスは、図示しないパージガス発生装置によって生成され、脱水器１２の上流側に送り出される。

収容ケース７内に導入された水蒸気は、ＣＯ２吸着器６の上流側から下流側に流れながら、多孔質材６Ａに吸着し、その際に発生する吸着熱及び凝縮熱によって、多孔質材６Ａ自体が発熱する。これにより、多孔質材６Ａに接する固体吸着剤６Ｂが加熱され、ＣＯ２が固体吸着剤６Ｂから離脱する。そして、脱離したＣＯ２は、上記のパージガスとともにＣＯ２分離装置５の下流側に流れ、切換バルブ１７を介して、圧縮機１８に送り出される。

脱離工程の終了後、再生工程では、図１１（ｃ）に示すように、外気が脱水器１２の上流側に送り出される。そして、脱水器１２を通過することで水分が低減された外気が、ＣＯ２吸着器６に送り出されることにより、ＣＯ２吸着器６が乾燥及び冷却される。これにより、ＣＯ２吸着器６が再度、ＣＯ２を吸着可能な状態になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン１０の排ガスから、それに含まれるＣＯ２を効率よく分離、回収することができる。

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ＣＯ２吸着器６の多孔質材６Ａ及び固体吸着剤６Ｂとしてそれぞれ、ゼオライト及び固体アミンを例示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、多孔質材及び固体吸着剤として、水蒸気及びＣＯ２を適切に吸着及び脱離可能であれば、種々の材料を採用することが可能である。

また、第２実施形態では、本発明をエンジン１０から排出される排ガス中のＣＯ２の分離、回収に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の産業（例えば火力発電など）で排出される排ガス中のＣＯ２の分離、回収にも適用することが可能である。さらに、第２実施形態では、ＣＯ２分離・回収装置１１として、２つのＣＯ２分離装置５Ｘ、５Ｙを備えたものを例示したが、３つ以上のＣＯ２分離装置５を用いて、ＣＯ２分離・回収装置１１を構成することも可能である。

また、実施形態で示したＣＯ２分離装置５やＣＯ２分離・回収装置１１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

１ 送風機
２ 吸着層
３ タンク
５ ＣＯ２分離装置
５Ｘ 第１のＣＯ２分離装置
５Ｙ 第２のＣＯ２分離装置
６ ＣＯ２吸着器
６Ａ 多孔質材
６Ｂ 固体吸着剤
６Ｘ 第１のＣＯ２吸着器
６Ｙ 第２のＣＯ２吸着器
７ 収容ケース（収容部）
８Ａ 上流側開閉バルブ
８Ｂ 下流側開閉バルブ
９ ＣＯ２センサ
１０ エンジン
１１ ＣＯ２分離・回収装置
１２ 脱水器
１２Ｘ 第１の脱水器
１２Ｙ 第２の脱水器
１４ 上流側排気通路
１５ 切換バルブ
１６ 下流側排気通路
１７ 切換バルブ
１７Ｘ 第１の切換バルブ
１７Ｙ 第２の切換バルブ
１８ 圧縮機

Claims (4)

1. 処理すべき被処理ガスからＣＯ２を分離し、回収するＣＯ２分離・回収方法であって、
   所定の多孔質材と、温度に応じてＣＯ２を吸着及び脱離可能な所定の固体吸着剤とを混合した状態で成形された吸着器を用い、当該吸着器に前記被処理ガスを通すことにより、当該被処理ガス中のＣＯ２を前記固体吸着剤に吸着させる吸着工程と、
   前記固体吸着剤に吸着されたＣＯ２を、当該固体吸着剤から脱離させる脱離工程と、
   を備え、
   前記脱離工程は、前記吸着器に水蒸気を付与し、当該付与された水蒸気が前記吸着器の前記多孔質材に吸着することで発生する吸着熱及び凝縮熱によって、前記吸着器の前記多孔質材に対して温度上昇変化を与え、これに伴い、前記吸着器の前記固体吸着剤が加熱されることにより、当該固体吸着剤からＣＯ２を脱離させることを特徴とするＣＯ２分離・回収方法。
2. 前記吸着器は、密閉可能な収容部に収容されており、
   前記脱離工程は、
   前記吸着工程後に、前記収容部を密閉する密閉工程と、
   この密閉工程後に、前記収容部の内圧を低減する減圧工程と、
   この減圧工程後に、前記収容部に水蒸気を導入し、当該水蒸気を前記吸着器に付与する水蒸気導入工程と、
   を有していることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ２分離・回収方法。
3. 前記水蒸気導入工程後に、前記吸着器に対して送風する送風工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項２に記載のＣＯ２分離・回収方法。
4. 前記水蒸気導入工程と前記送風工程との間に、前記収容部の低減された内圧を維持したまま、前記吸着器を加熱する加熱工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のＣＯ２分離・回収方法。

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